Aktuální vydání

celé číslo

10

2017

Systémy pro řízení výroby, PLM, SCADA

celé číslo

EDUtec po dvaceti letech

Projekt EDUtec – automatizace názorně, realizovaný a financovaný firmou Teco, a. s., již dvacet let slouží k podpoře výuky automatizace na odborných školách. Byl vyhlášen v bulletinu Teco Info č. 8 z března 1997. Jeho posláním je pomáhat učitelům automatizace na školách všech stupňů (odborných učilišť, středních škol a technických univerzit), které se zabývají výukou automatizace a souvisejících oborů. Jeho náplní je poskytovat aktuální informace z oboru, ale i technickou a metodickou pomoc, organizovat setkávání učitelů a jejich spolupráci, vytvářet učební texty a pomůcky pro výuku. Firma Teco pravidelně organizuje kurzy pro učitele odborných škol a jejich studenty, pořádá pracovní semináře pro aktivní studenty, zadává témata studentských prací a poskytuje metodickou pomoc jejich řešitelům. Teco se autorsky podílí na tvorbě učebnic, učebních textů a odborných článků.

Jméno EDUtec označuje i soubor výukových pomůcek s programovatelnými automaty Tecomat. Prototyp první varianty EDUtec-logic (obr. 1) byl představen na výstavě Schola Nova v Praze roku 1996. Později byly vývoj, výroba a distribuce učebních pomůcek EDUtec svěřeny kutnohorské firmě Ing. Luděk Kohout, která výukový systém průběžně inovuje a rozšiřuje o nové varianty a přídavné moduly. Současně zajišťuje autorizovaná školení Teco (www.edumat.cz). Nyní jsou k dispozici různé varianty systému EDUtec s řídicím systémem Tecomat Foxtrot (obr. 2) v základním povedení (Basic), pro výuku techniky budov s chytrou instalací a sběrnicí CIB (varianta Buildings CIB) nebo s bezdrátovou komunikací. Dostupné jsou v provedení na panelu nebo v kufříku. Součástí systému EDUtec jsou i periferní moduly pro zadávání vstupů a pro začlenění do řízené soustavy, ale i moduly pro simulaci jednoduchých řízených soustav EDU-mod (např. křižovatky se semafory, jednotky posuvů, automatické pračky, mísicí jednotky, nápojového automatu nebo energetické jednotky s regulátorem spotřeby, viz obr. 2).

V současné době se diskutuje o možnostech, jak motivovat mládež ke studiu technických oborů a automatizace. Jednou z cest je zaujmout je „technickými hračkami“ a formou hry v nich probudit zájem, tvořivost a přirozenou soutěživost – poskytnout jim příležitost. Jakmile něco aktivně vytvoří a poznají opojný pocit úspěchu a „vítězství nad vzdorující hmotou“, zjistí, že technika není nudný obor, ale může být zajímavou hrou. Jako perspektivní se jeví používání různých mechanických výukových pomůcek, modelů reálných zařízení, ale především malých mobilních robotů. K jejich sestavení jsou na trhu nabízeny různě koncipované stavebnice. Žáci a studenti pak mohou porovnat kvalitu svých výtvorů nejenom ve své škole, ale i na nejrůznějších soutěžích, např. Robosoutěž, Kyber Robot, Robotický den a dalších. K řízení bývají používány malé vestavné počítače nebo řídicí jednotky, které jsou součástí stavebnic robotů. Například „řídicí kostka“ stavebnice Lego Mindstorm dovoluje vytvářet poměrně složitý program chování robotu. Takto se „stvořitelé robotů“ nenásilnou formou seznámí s principem programování a vytvoří si základní programátorské návyky. Problémem ale je skutečnost, že pracují s programovacími jazyky, které jsou zcela unikátní a v praxi nepoužívané.

Nabízí se myšlenka umožnit programování technických hraček způsobem, který běžně používají profesionálové v průmyslové praxi – při řízení reálných mechanismů a technologických soustav. Ty jsou řízeny programovatelnými automaty (PLC). Jejich programování je sjednoceno mezinárodní normou IEC EN 61131-3, která se stala jakýmsi „esperantem programátorů PLC“. Touto ideou je motivován vznik robotické větve EDUtec. Jako příklad nového přístupu uveďme kolový robot Foxee (obr. 3).Ve svých útrobách skrývá vestavnou OEM variantu Foxtrot CP-1972 (obr. 4). Dále disponuje WiFi pro ovládání mobilním telefonem, hlasový modul (přehrávač MP3), řízené osvětlení LED, zpracování dat z webové kamery a ovládání kol pomocí DC motorů se snímači polohy. Foxtrot CP-1972 je standardní průmyslový programovatelný automat, ale svými rozměry je vhodný i pro zástavbu do různých učebních pomůcek a „mechanických hraček“. Program lze tvořit a ladit v profesionálním vývojovém systému Mosaic (nyní výrazně inovovaném a přívětivějším) v kterémkoliv jazyce podle normy IEC EN 61131-3, tedy v LD („příčkový diagram“, tj. jazyk kontaktních schémat), FBD (jazyk blokových schémat), IL (jazyk mnemokódů) nebo v pokročilém textovém jazyku strukturovaného textu ST.

Pro začínající zájemce asi bude nejpřístupnější grafický jazyk CFC (Continuous Flow Chart). Lze jej považovat za „nadstandard normy IEC“, do které se zatím nedostal. Je ale natolik intuitivní a popisný, že se stal oblíbeným nástrojem programátorů PLC. Pro svou názornost a popisnost je oblíben i u učitelů automatizace. Jde o editor, ve kterém se nejprve na plochu umístí funkční bloky a poté se propojí vzájemnými vazbami mezi sebou a se vstupy a výstupy (obr. 5). Lze realizovat i zpětné vazby. Z existujících funkčních bloků je možné snadno vytvořit velmi složitý program i celou hierarchii vlastních funkčních bloků. Pouhým ohraničením již odladěného schématu vznikne nový blok se vstupy a výstupy na hranách tohoto ohraničení. V případě potřeby lze celý program zapouzdřit do jednoho funkčního bloku a uložit do uživatelské knihovny. Promyšleně voleným souborem (knihovnou) funkčních bloků je možné významně zjednodušit programování a jeho výuku studentům zpříjemnit. Výuka se takto stává zajímavou hrou, při které si studenti osvojují návyky profesionálů.

Projekt EDUtec byl sice iniciován a je i nadále rozvíjen kolínskou firmou Teco, ale je otevřený pro všechny, kdo mají zájem o kvalitní výuku automatizace – je příležitostí pro všechny tvořivé učitele. 

Ladislav Šmejkal

Obr. 1. Historické verze výukového systému EDUtec logic – vlevo se zkrácenou verzí kompaktního systému Tecomat NS-946, vpravo s novějším systémem TC650

Obr. 2. Detailní pohled na EDUtec Buildings

Obr. 3. Mobilní robot Foxee – hračka s PLC Tecomat

Obr. 4. OEM varianta systému Foxtrot CP 1972 je určena pro zástavbu do profesionálních technologických zařízení, ale je vhodná i pro zabudování do mechanických hraček a učebních pomůcek, např. do robotu Foxee

Obr. 5. Část obrazovky vývojového systému Mosaic s ukázkou jednoduchého programu pro řízení pohybu v jazyku CFC